亞納秒級切換速度的SOT-MRAM
來源: 日期:2023-02-15 11:39:52
近年來,芯片行業(yè)對SOT-MRAM技術的發(fā)展越來越感興趣。SOT-MRAM是一種非易失性存儲器,具有適合嵌入式存儲器的優(yōu)良特性,如高性能計算和移動應用中的L3(或以上)緩存存儲器。今天,這個角色通常是非??斓囊资造o態(tài)RAM(
SRAM)為了實現,但限制SRAM位密度的縮放限制迫使存儲參與者尋找替代方案。
此外,當存儲器處于非活動狀態(tài)時,SRAM位單位會產生越來越多的功耗,從而降低設備的整體待機功耗。像
MRAM這樣的非易失性存儲器不僅可以提供更小的位單元,還可以處理待機功耗問題。
SOT-MRAM是從更成熟的STT-MRAM演變而來的,因為它具有更多的耐久性和更快的兩種二進制條件之間的轉換速率,因此具有更好的緩存應用前景。在這兩種MRAM類型中,帶磁隧道結(MTJ)形成了存儲單元的“心臟”。在這個MTJ中,薄介電層夾在鐵磁固定層和鐵磁隨機層之間。存儲單元的寫入是通過轉換隨機層(MRAM單元的“存儲”層)的磁化來實現的。MTJ的磁阻是通過結來測量的。隧道磁阻(TMR)能高能低,實際上取決于隨機層和固定層的磁化方向(即平行(1)或反平行(0)。
STT-MRAM和SOT-MRAM之間的關鍵區(qū)別是用于寫入過程的電流注入幾何結構。在STT-MRAM中,電流垂直注入MTJ,而SOT-MRAM中的電流注入出現在平面上,在相鄰的SOT層中——通常是重金屬(如鎢)。因此,在SOT-MRAM中,讀寫方式被解耦,顯著提高了設備的耐久性和讀取穩(wěn)定性。平面內的電流注入也避免了STT-MRAM控制的開關延遲。2018年,imec率先展示了低至210ps的可靠SOT-MRAM開關,具有較強的耐久性(>5)×1010個開關周期)和300pJ的運行功率。
關鍵詞:MRAM,STT-MRAM
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